KR20010109496A - 열전도성 기판 및 그 제조 방법과 전원 모듈 - Google Patents

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Abstract

리드 프레임이 연장된 절연체 시트의 종단부 위 또는 그 부근에 위치된 방열판의 종단부를, 절연체 시트의 수평 방향으로 절연체 시트 내부의 절연체 시트 종단부로부터 이격된 위치에 제공함으로써, 구성 요소들이 실제로 장착될 수 있는 리드 프레임 영역을 감소시킴 없이 리드 프레임과 방열판간의 크리핑 거리를 확보할 수 있다.

Description

열전도성 기판 및 그 제조 방법과 전원 모듈{THERMALLY CONDUCTIVE SUBSTRATE, THERMALLY CONDUCTIVE SUBSTRATE MANUFACTURING METHOD AND POWER MODULE}
본 발명은 회로 기판에 관한 것으로서, 특히 전원 전자 장치를 패키징하기 위한 열전도성 기판 및 그 제조 방법과 열전도성 기판을 통합한 전원 모듈에 관한 것이다.
최근, 전자 장비의 성능 향상과 소형화의 요구에 따라, 반도체 밀도의 증가와 그 기능의 향상이 요구되어 왔다. 이로 인해, 또한 반도체 패키징용 회로 기판의 소형화 및 고밀도가 요구되어 왔다. 그 결과, 회로 기판의 방열을 고려한 설계가 중요시 되었다.
양호한 방열 특성을 제시한 회로 기판으로서, 다양한 유형의 회로 기판이 개발되어 왔다. 그러나, 저비용의 양호한 방열 특성을 지닌 회로 기판을 유지하기는 쉽지 않았다.
미국 특허 번호 제6060150호에는 그러한 결점을 해결하기 위한 열전도성 기판이 개시 및 공지되어 있다. 개시된 열전도성 기판은 방열 특성을 증가시키기 위한 충분한 열전도성 필러를 갖는 절연체 시트와, 리드 프레임과, 방열판이 서로 일체형으로 형성되도록 구성되어 있다.
이 기판은 다음과 같이 제조된다. 비경화 상태에서 유연성을 지닌 열경화성 수지를 열전도성 필러(또는 무기물 필러)와 혼합하여 막을 형성함으로써, 열전도성 기판에 대한 고농도의 무기물 필러로 채워진 절연체 시트를 제조한다. 다음에, 절연체 시트가 리드 프레임과 방열판 사이에 놓이도록 절연체 시트, 리드 프레임 및 방열판을 구축하고, 그 구축된 층들을 가열 및 가압한다. 그 결과, 절연체 시트가 리드 프레임의 표면에 녹아 흘러 경화됨으로써, 리드 프레임과 절연체 시트가 서로 통합된다. 또한, 리드 프레임이 부착된 절연체 시트의 반대 표면에 방열판을 부착한다.
여기서, 리드 프레임의 형태를 안정시키고 그 리드 프레임을 절연체 시트와 통합하는 처리를 용이하게 하기 위해서, 리드 프레임의 모든 종단부를 프레임형 공통 외부 둘레 부분에 결합한다. 이로 인해, 이에 따라 제조한 열전도성 기판 상의 리드 프레임 내부의 필요한 부분을 제외한 외부의 잔여 부분과 외부 둘레 부분을 제거한다.
도 13은 이에 따라 제조한 열전도성 기판을 도시한다. 도 13에 도시한 열전도성 기판의 경우에는, 리드 프레임(800)의 끝종단들을 외부 리드 전극으로 사용하기 위해서, 열전도성 기판의 측표면에 돌출된 리드 프레임(180)을 수직으로(또는 기판 표면에 직교하는 방향으로) 구부린다.
전술된 열전도성 기판은 리드 프레임(800)과 방열판(802) 사이에서 방전이 일어나기 쉽기 때문에, 이로 인한 기판의 손상을 유발할 수 있다. 그 이유는 다음과 같다. 열전도성 기판의 양호한 열전도성을 유지하기 위해서는 얇은 절연체 시트(801)가 요구된다. 그러나, 만일 그렇게 한다면, 리드 프레임(800)과 방열판(802)이 서로 과도하게 인접하게 되고, 방열판(802)과 리드 프레임(800)간의 크리핑 거리(creeping distance)가 충분히 확보될 수 없다.
그러한 방전 현상을 방지하기 위해서, 절연체 시트(801) 종단 표면의 약간 내부 위치에 절연체 시트의 수평 방향으로 리드 프레임(800)의 만곡부(800a)를 두어 큰 크리핑 거리를 확보하는 것이 제안되었다.
그러나, 만일 그렇게 한다면, 기판의 종단 표면 내부로 리드 프레임(800)을 구부려야 하고, 그 결과, 구성 요소가 실질적으로 장착될 수 있는 열전도성 기판 상의 영역은 기판 사이즈에 비례하여 작아지게 된다.
또한, 절연체 시트(801)의 종단 표면에 비례하여 절연체 시트(801)의 시트평면 내부를 향하여 리드 프레임(800)을 구부리기 위해서는, 리드 프레임(800)이 절연체 시트(801)로부터 이탈되는 것이 요구된다. 이것은 열전도성 기판을 손상시킬 수도 있다.
그러한 손상을 피하기 위해서, 다음과 같은 조치를 취하는 것이 제안되었다. 리드 프레임(800)이 끌어 당겨지는 절연체 시트(801) 부분(즉, 시트 종단 부분) 상의 절연체 시트(801) 상에 스텝(step)을 제공하고, 리드 프레임(800)의 스텝 부분을 노출시킨다. 그렇게 함으로써, 리드 프레임(800)의 만곡부(800a)가 절연체 시트(801)로부터 이탈되지 않으면서도 열전도성 기판의 손상을 방지하는 것이 가능하다.
그러나, 절연체 시트(801) 상에 그러한 스텝을 제공하기 위해서는, 기판을 제조하기 위한 금속 주형이 복잡해지고, 이로 인한 비용이 증가된다.
본 발명의 주목적은 리드 프레임과 방열판간의 크리핑 거리를 확보하고 절연체의 종단 표면 상에 리드 프레임의 만곡부를 위치시킴으로써 기판 사이즈를 작게 할 수 있는 열전도성 기판 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 열전도성 기판은 리드 프레임이 절연체 시트의 한쪽 표면 상에 제공되고, 그 절연체 시트의 다른쪽 표면 상에 방열판이 제공되며; 상기 리드 프레임의 일부는 상기 절연체 시트의 종단부로 연장되고; 상기 리드 프레임이 연장된 상기 절연체 시트의 종단부 위 및 그 부근에 위치된 상기 방열판의 종단부는 상기 절연체 시트의 수평 방향으로 상기 절연체 시트내부에 상기 절연체 시트의 종단부로부터 이격된 위치에 제공되는 것을 특징으로 한다.
상기 방열판의 종단부는 상기 절연체 시트의 수평 방향으로 상기 절연체 시트 내부에, 상기 방열판의 전체 둘레에 걸쳐 상기 절연체 시트의 종단부로부터 이격된 위치에 제공되는 것이 바람직하다. 이렇게 함으로써, 크리핑 거리를 확보하고, 방열판의 구조를 복잡하게 하지 않으면서도 비교적 용이하게 열전도성 기판을 제조할 수 있다.
또한, 상기 리드 프레임이 연장된 상기 절연체 시트의 종단부 위 및 그 부근에 위치된 상기 방열판의 종단부와 상기 절연체 시트의 종단부간의 클리어런스는 상기 절연체 시트 두께의 1배 내지 4배 범위 내로 정해지는 것이 바람직하다. 이렇게 정함으로써, 크리핑 거리를 충분히 확보하고, 기판에 고전압이 인가될지라도 기판의 크리핑 표면 상에서의 절연 파괴를 방지할 수 있다.
또한, 상기 방열판은 상기 절연체 시트에 내장되는 동시에 상기 방열판의 표면은 상기 절연체 시트로부터 노출되는 것이 바람직하다. 이렇게 함으로써, 상기 방열판의 종단부가 상기 방열판의 두께 방향을 따라 부분적으로 또는 전체적으로 상기 방열판의 전체 둘레에 걸쳐 상기 절연체 시트에 의해 덮히게 되어, 열전도성 기판의 절연 파괴를 더 확실히 방지할 수 있다.
또한, 상기 방열판과 상기 리드 프레임간의 최단 방향으로 교차하는 방향에 따른 연속적인 스텝은 상기 절연체 시트의 종단부 상에 제공되며, 상기 방열판의 종단부는 상기 절연체 시트의 종단부로부터 이격되어 배치되는 것이 바람직하다.이렇게 함으로써, 절연체 시트의 종단부 상에 제공된 스텝에 의해 형성된 불규칙성에 의해 크리핑 거리를 더 연장할 수 있다.
또한, 상기 절연체 시트는 무기물 필러를 함유하는 것이 바람직하다. 그렇게 한다면, 열전도성 기판의 방열 효과는 더 향상될 것이다.
또한, 상기 방열판의 두께 방향으로 상기 방열판의 측표면에 따른 영역의 적어도 일부는 상기 방열판의 전체 둘레에 걸쳐 상기 절연체 시트로부터 노출되며, 외부 방열 구조체가 상기 방열판의 외부 표면에 수평 접합되는 것이 바람직하다. 그렇게 함으로써, 외부 방열 구조체와 리드 프레임간의 크리핑 거리를 충분히 확보할 수 있다.
본 발명의 열전도성 기판은 상기 리드 프레임을 상기 절연체 시트의 한쪽 표면 상에 구축하는 단계와, 상기 방열판을 상기 절연체 시트의 전체 표면에 걸쳐 상기 절연체 시트의 다른쪽 표면 상에 구축하는 단계와, 상기 리드 프레임과 상기 방열판과 상기 절연체 시트를 서로 접합하는 단계와, 상기 절연체 시트의 수평 방향으로 상기 절연체 시트 내부에 상기 절연체 시트의 종단부로부터 이격된 위치까지, 상기 리드 프레임이 연장된 상기 절연체 시트의 종단부 위 및 그 부근에 위치된 상기 방열판의 종단부를 제거하는 단계를 포함하는 방법에 의해 제조될 수 있다. 여기서, 상기 방열판의 종단부는 그 종단부를 절단하여 제거되거나, 포토리소그래피 공정에 의해 제거될 수 있다. 또한, 제거될 방열판 영역의 둘레 가장자리를 따라 가름홈이 형성된 방열판이 상기 방열판으로서 준비될 수 있으며, 상기 방열판이 상기 절연체 시트에 접합된 후, 상기 제거될 방열판 영역이 다른 방열판 영역으로부터 분리되어 상기 가름홈을 따라 제거될 수 있다. 이러한 경우에는, 방열판의 종단부를 비교적 용이하고 확실하게 제거할 수 있다.
또한, 본 발명의 열전도성 기판의 다른 제조 방법은 상기 방열판으로서, 상기 리드 프레임이 연장된 상기 절연체 시트의 종단부 위 및 그 부근에 대응하는 상기 방열판의 종단부를 미리 제거하고, 상기 방열판의 전체 둘레를 둘러싼 케이스를 상기 방열판의 외부에 배치하여, 케이스가 추가된 방열판을 준비하는 단계와, 상기 리드 프레임을 상기 절연체 시트의 한쪽 표면 상에 구축하고, 상기 케이스가 추가된 방열판을 상기 절연체 시트의 다른쪽 표면 상에 구축하여, 상기 리드 프레임과 상기 절연체 시트와 상기 케이스가 추가된 방열판을 서로 접합하는 단계와, 상기 케이스를 상기 절연체 시트로부터 제거하는 단계를 포함할 수도 있다.
추가적으로, 본 발명에 따른 전원 모듈은 열전도성 기판, 전자 구성 요소, 케이싱 및 실링 수지를 포함하며, 상기 열전도성 기판은 리드 프레임이 절연체 시트의 한쪽 표면 상에 제공되고, 그 절연체 시트의 다른쪽 표면 상에 방열판이 제공되며, 상기 리드 프레임의 일부는 상기 절연체 시트의 종단부로 연장되고, 상기 리드 프레임이 연장된 상기 절연체 시트의 종단부 위 및 그 부근에 위치된 상기 방열판의 종단부는 상기 절연체 시트의 수평 방향으로 상기 절연체 시트 내부에 상기 절연체 시트의 종단부로부터 이격된 위치에 제공되도록 구성되고; 상기 케이싱은 상기 전자 구성 요소가 패키징되는 상기 열전도성 기판을 덮도록 배치되며; 상기 실링 수지는 상기 케이싱의 내부 공간에 채워져 그 내부 공간을 실링하는 것을 특징으로 한다. 이렇게 함으로써, 리드 프레임으로부터 리드 프레임이 연장된 절연체시트의 종단부 상의 방열판까지의 크리핑 거리를 충분히 확보할 수 있다.
본 발명의 다른 목적들은 이후 설명될 실시예들의 이해를 통해 명확히 드러날 것이며, 첨부된 특허 청구 범위에 의해 명시될 것이다. 본 발명의 명세서에서 언급되지 않은 여러 이점들은 이 실시예를 이행함으로써 당업자에게 용이하게 발견될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 제1 실시예의 열전도성 기판의 구성을 도시한 단면도.
도 2는 도 1의 후면도.
도 3은 히트 싱크가 본 발명의 열전도성 기판에 부착된 상태를 도시한 단면도.
도 4a 내지 4c는 제1 실시예의 제조 방법의 단계들을 단계순으로 도시한 단면도.
도 5a 내지 5c는 제1 실시예의 다른 제조 방법의 각 단계를 단계순으로 도시한 단면도.
도 6a 내지 6c는 제1 실시예의 또 다른 제조 방법의 단계들을 단계순으로 도시한 단면도.
도 7a 내지 7c는 제1 실시예의 또 다른 제조 방법의 단계들을 단계순으로 도시한 단면도.
도 8은 본 발명에 따른 제2 실시예의 열전도성 기판의 구성을 도시한 단면도.
도 9a 내지 9b는 제2 실시예의 다른 제조 방법의 단계들을 단계순으로 도시한 단면도.
도 10은 본 발명의 제1 변형예를 도시한 단면도.
도 11은 본 발명의 제2 변형예를 도시한 단면도.
도 12는 본 발명의 열전도성 기판을 통합한 전원 모듈의 구성을 도시한 단면도.
도 13은 종래의 열전도성 기판의 구성을 도시한 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 리드 프레임
101 : 절연체 시트
102 : 방열판
120 : 히트 싱크
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 제1 실시예의 열전도성 기판의 구성을 도시한 단면도이고, 도 2는 도 1의 후면도이다.
열전도성 기판에 있어서, 리드 프레임(100)은 열경화성 수지와 무기물 필러를 함유한 절연체 시트(101)의 한쪽 표면에 접합되며, 금속판과 같은 방열판(102)은 절연체 시트(101)의 다른쪽 표면에 접합된다. 리드 프레임(100)은 그의 단지 한쪽 표면만이 노출된 상태로 절연체 시트(101) 내에 내장된다. 방열판(102)은 절연체 시트(101) 내에 내장되지는 않지만 절연체 시트 상에 장착된 상태로 절연체 시트의 다른쪽 표면에 접합된다. 리드 프레임(100)의 일부는 절연체 시트(101)의 종단부로부터 외부 방향으로 돌출되고, 그 돌출부는 외부 리드 전극(105)의 역할을 한다. 외부 리드 전극(105)은 절연체 시트(101)의 종단부 상에 그 시트 평면에 직교하는 방향을 따라 방열판(102)과 이격되도록 구부러진다. 도 1에서, 참조 부호 105a는 외부 리드 전극(105)[또는 리드 프레임(100)]의 만곡부를 나타낸다.
다음, 이 열전도성 기판의 특징적인 구성을 설명할 것이다. 이 열전도성 기판은 방열판(102)의 구성에 의해 특징된다. 방열판(102)은 절연체 시트(101)의 뒷표면보다 약간 더 작은 평면 영역을 갖도록 구성된다. 방열판(102)은 그의 종단부가 절연체 시트(101)의 전체 둘레에 걸쳐 절연체 시트의 종단부에 비하여 그 시트의 내부에 위치되도록 절연체 시트(101) 상에 배치된다. 이에 따라, 방열판(102)의 각 종단부가 절연체 시트(101)의 내부에 배치되고, 방열판의 전체 둘레에 걸쳐 절연체 시트의 대응하는 종단부에 클리어런스(clearance)(103)가 유지된다.
전술된 구성에서는, 절연체 시트(101)의 두께(104)와 전술된 클리어런스 (103)의 합과 동일한 크리핑 거리가 만곡부(105a)와 방열판(102) 사이에 형성됨으로써, 리드 프레임(100)과 방열판(102) 사이에서의 방전을 방지한다.
전술된 본 발명의 열전도성 기판의 구성에서는, 리드 프레임(100)의 구성을 변경할 필요가 없다. 즉, 만곡부(105a)가 절연체 시트(101)의 종단 표면에 위치하더라도, 충분한 크리핑 거리를 확보하는 것이 가능하다. 따라서, 열전도성 기판의 실제 영역을 최대로 이용하면서 전자 구성 요소를 배치하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명의 구성에서는, 크리핑 거리를 확보하기 위해서 만곡부(105a)의 위치를 절연체 시트(101)의 내부로 향하여 이동시킬 필요가 없다. 만곡부(105a)가 절연체 시트(101)의 내부에 배치된다면, 그 만곡부(105a)가 형성될 때 절연체 시트(101)가 손상될 수도 있다. 그러한 손상을 방지하기 위해서, 절연체 시트(101)의 각 종단부 상에 스텝형 구조를 제공할 수도 있다. 그러나, 만일 그렇게 한다면, 기판을 제조하기 위한 금속 주형 구조가 복잡해지고, 이에 따라 비용이 증가된다. 이와 대조적으로, 본 발명의 구성에서는, 스텝형 구조를 제공할 필요가 없으며, 따라서 금속 주형의 구조를 간단히 할 수 있어, 그 비용이 감소된다.
도 3은 본 발명의 열전도성 기판이 외부 방열 구조체인 히트 싱크(heat sink)에 부착된 상태를 도시한 단면도이다. 이러한 구성에 있어서는, 방열판(102)의 각 측표면(102a) 상에서 그 방열판의 두께 방향에 따른 영역(102b)의 적어도 일부가 다음과 같은 이유로 측표면(102a)의 전체 둘레에 걸쳐 절연체 시트(101)로부터 노출된다.
금속과 같은 전도체로 이루어진 히트 싱크(120)가 제공되는 경우, 리드 프레임(100) 상에서 발생되는 방전은 리드 프레임(100)과 방열판(102) 사이뿐만 아니라 리드 프레임(100)과 히트 싱크(120) 사이에서도 발생된다. 이로 인해, 히트 싱크(120)와 리드 프레임(100) 사이에서 방전이 발생되지 않는 길이만큼 그들간의 크리핑 거리를 설정할 필요가 있다.
그러한 경우에 있어서, 방열판(102)의 영역(102b) 전체가 측표면(102a)의 전체 둘레에 걸쳐 절연체 시트(101)로 덮히는 경우, 방열판(102)에 접합된 히트 싱크(120)는 절연체 시트(101)의 외부 표면에 수평 접합된다. 만일 그렇게 한다면, 히트 싱크(120)는 리드 프레임(100)과 인접하게 되고, 그들간의 충분한 크리핑 거리를 유지하는 것이 불가능하게 된다.
한편, 영역(102b)의 적어도 일부가 측표면(102a)의 전체 둘레에 걸쳐 절연체 시트(101)로부터 노출되는 경우, 방열판(102)에 접합된 히트 싱크(120)는 절연체 시트(101)의 외부 표면으로부터 이격된다. 그 결과, 다음과 같은 영역들이 히트 싱크(120)와 리드 프레임(100) 사이에 개재된다. 절연체 시트(101)의 측표면 상의 외부로 노출된 영역들은 절연체 시트(101)의 외부 표면의 일부 상에, 그리고 방열판(102)의 측표면(102a) 상에 히트 싱크(120)와 리드 프레임(100) 사이에 개재된다. 그러한 각 영역이 존재함으로써, 히트 싱크(120)와 리드 프레임(100) 사이에 충분한 크리핑 거리를 유지하는 것이 가능하다. 이것이 각 영역(102b)의 적어도 일부를 측표면의 전체 둘레에 걸쳐 절연체 시트(101)로부터 노출시키는 이유이다.
도 3에서는, 영역(102b)의 전체가 측표면(102a)의 전체 둘레에 걸쳐 절연체 시트(101)로부터 노출된다. 물론, 영역(102b)의 일부가 측표면(102a)에 걸쳐 절연체 시트(101)로부터 노출될 수도 있다.
도 4a 내지 4c는 이러한 열전도성 기판의 제조 방법을 단계순으로 도시한 단면도이다. 도 4a에 도시한 바와 같이, 리드 프레임(100)과 절연체 시트(101)와 방열판 원형(original)(110)을 서로 겹쳐 놓았다. 방열판 원형(110)은 절연체 시트(101)보다 크거나 같은 평면 사이즈를 갖는 것으로 가정한다. 절연체 시트(101)는 절연체 처리에 의해 취득되며, 적어도 무기물 필러와 비경화 상태의 열경화성 수지를 함유한 시트가 사용된다. 절연체 시트(101)에 함유된 열경화성 수지는 에폭시 수지, 페놀 수지 및 사이어네이트 수지 중 적어도 하나로 이루어진다. 이러한 수지들은 전기적 절연 특성과 기계적 강도가 우수하다.
또한, 무기물 필러는 Al2O3, MgO, BN 및 AlN 중 적어도 하나의 파우더로 이루어진다. 이러한 필러들은 열전도성이 우수하다. 부가되는 무기물 필러량은 전체 절연체 시트(101)의 약 70 내지 95 wt%가 바람직하다. 양호한 열전도성이 요구되는 열전도성 기판의 경우에는, 절연체 시트(101)의 약 90 wt% 이상을 무기물 필러로채우는 것이 바람직하다.
도 4b에 도시한 바와 같이, 리드 프레임(100)과 절연체 시트(101)와 방열판 원형(110)을 가열 및 가압하여 절연체 시트(101)에 함유된 열경화성 수지가 경화됨으로써, 리드 프레임(100) 및 방열판 원형(110)을 각각 절연체 시트(101)의 양쪽 표면에 접합시킨다. 이 때, 절연체 시트(101)가 리드 프레임(100)의 표면에 채워진다. 상기 가열 및 가압 단계는 열경화성 수지가 경화되지 않았을 때 리드 프레임(100)과 절연체 시트(101)와 방열판 원형(110)을 가열 및 가압하여 절연체 시트(101)를 리드 프레임(100)의 표면에 채우는 단계와, 리드 프레임(100)과 절연체 시트(101)와 방열판 원형(110)을 더 가열하여 열경화성 수지를 경화시키는 단계로 분리하는 것이 바람직하다. 그렇게 분리함으로써, 절연체 시트(101)를 리드 프레임(100)의 공동(cavity)에 채우는 단계와 그 절연체 시트(101)를 경화시키는 단계를 서로 분리하여, 상기 채우는 단계와 상기 경화시키는 단계를 보장하는 것이 가능하다.
또한, 도 4c에 도시한 바와 같이, 방열판 원형(110)의 둘레 부분을 절단하여, 절연체 시트(101)에 비하여 그 시트의 내부로부터 이격된 종단 표면을 갖는 방열판(102)을 형성한다. 이러한 절단 처리는 라우터 또는 레이저를 사용하여 행할 수 있다.
그 결과, 리드 프레임(100)으로부터 방열판(102)까지의 크리핑 거리가 연장될 수 있다. 그러므로, 이 열전도성 기판은 그 기판에 고전압이 인가될지라도 절연 파괴(dielectric breakdown)에 대해 충분한 신뢰성을 유지할 수 있다.
이 때, 서로 접합된 방열판(102)의 종단 표면과 절연체 시트(101)의 종단 표면간의 거리는 절연체 시트(101)의 1배 두께보다 작지 않게 하는 것이 바람직하다. 그 거리가 길어지면, 크리핑 거리도 길어지게 된다. 그러나, 4배 두께보다 작지 않게 하면 방열판(102)의 방열이 저하되기 때문에, 1배 내지 4배 두께가 바람직하다.
도 5a 내지 5c는 제1 실시예의 열전도성 기판의 다른 제조 방법을 단계순으로 도시한 단면도이다. 도 a는 리드 프레임(100)과 절연체 시트(101)와 방열판 원형(110)을 서로 위에 포개어 가열 및 가압함으로써 서로 결합된 열전도성 기판의 기본형을 도시한다. 이렇게 형성된 열전도성 기판의 기본형에 있어서, 도 5b에 도시한 바와 같이 방열판 원형(110) 상에 에칭 레지스트 필름(106)을 형성한다. 그러한 필름(106)은 최종적으로 형성될 방열판(102) 영역[또는 방열판 원형(110)의 중간 영역] 상에 형성된다.
필름(106)을 형성한 후, 그 필름(106)으로 덮히지 않은 방열판 원형의 종단부를 화학적 에칭으로 제거한다. 그리고 나서, 필름(106)을 제거한다. 그 결과, 절연체 시트(101)의 종단부에 비하여 그 시트의 내부에 형성된 방열판(102)이 도 5c에 도시한 바와 같이 방열판(102)의 전체 둘레에 걸쳐 형성된다.
필름(106)을 형성하기 위한 방법으로는, 건식 필름 레지스트를 사용하여 자외선에 노출시켜 그 레지스트를 경화시킴으로써 필름(106)을 형성하는 방법과, 레지스트 페이스트를 스크린 인쇄하여 그 페이스트를 건조시킴으로써 필름(106)을 형성하는 방법 등이 있다. 이러한 방법을 사용하여, 많은 열전도성 기판을 한번에 처리할 수 있다.
도 6a 내지 6c는 제1 실시예의 열전도성 기판의 또 다른 제조 방법을 단계순으로 도시한 단면도이다.
도 6a에 도시한 바와 같이, 방열판 원형(110')이 준비되어 있다. 방열판 원형(110')에는 클리어런스(103)만큼 방열판 원형의 종단부로부터 이격된 위치에 그 종단부를 따라 가름홈(split groove)(107)이 형성된다. 가름홈(107)은 회전 칼날 처리 또는 레이저 처리에 의해 방열판 원형(110')에 형성된다.
그 후, 도 6b에 도시한 바와 같이, 방열판 원형(110')과 리드 프레임(100)과 절연체 시트(101)를 서로 위에 포개어 가열 및 가압함으로써, 리드 프레임(100)과 절연체 시트(101)가 서로 접합된 열전도성 기판의 기본형이 형성된다. 다음, 도 6c에 도시한 바와 같이, 방열판 원형(110')의 둘레 영역을 상기 형성된 가름홈(107)을 따라 절단하여 제거한다. 그 결과, 절연체 시트(101)의 전체 둘레에 걸쳐, 절연체 시트(101)의 종단부에 비하여 그 시트의 내부에 종단부가 배치된 방열판(102)이 형성된다. 이러한 방법에 이용함으로써, 방열판 원형(110')으로부터 제거될 영역이 크다할지라도, 짧은 시간에 그 영역을 제거하는 것이 가능하다.
도 7a 내지 7c는 제1 실시예의 열전도성 기판의 또 다른 제조 방법을 단계순으로 도시한 단면도이다.
도 7a에 도시한 바와 같이, 케이스(111)가 준비되어 있다. 케이스(111)는 방열판(102)과 같거나 유사한 두께를 가지며, 최종적으로 형성될 방열판(102)과 형태가 같은[또는 절연체 시트(101)보다 형태가 약간 작은] 개방 부분(opening portion)(111a)을 갖는다. 방열판(102)을 케이스(111)에 삽입하여, 케이스와 방열판이 결합된 결합체(113)를 형성한다. 결합체(113)와 리드 프레임(100)과 절연체 시트(101)를 서로 위에 포개어 놓는다. 이 때, 결합체(113)는 방열판(102)의 위치가 방열판(102)이 최종적으로 절연체 시트(101)에 접합되는 절연체 시트(101)의 위치와 일치하도록 절연체 시트(101)와 비교하여 위치된다.
결합체(113)와 리드 프레임(100)과 절연체 시트(101)를 서로 포개어 놓은 후, 가압하여 서로 접합시킨다. 다음, 도 7c에 도시한 바와 같이, 결합체(113)로부터 단지 케이스(111)만을 제거함으로써, 방열판(102)의 종단부가 절연체 시트(101)의 전체 둘레에 걸쳐 그 시트의 내부에 위치된 구조체가 제공된다. 이러한 방법을 사용함으로써, 방열판(102)의 종단부를 제거하는 단계를 간단히 하는 것이 가능하게 된다.
전술된 실시예에 있어서, 방열판(102)은 절연체 시트(101) 상에 장착되기는 하지만, 절연체 시트(101) 내에는 일부도 내장되지 않는다. 택일적으로, 도 8에 도시한 바와 같이, 방열판(102')은 절연체 시트(101) 내에 부분적으로 또는 전체적으로 방열판(102')의 두께 방향으로 내장될 수도 있다[이러한 경우, 방열판(102')의 표면이 노출된다].
도 9a 및 9b를 참조하여 이러한 제2 실시예의 열전도성 기판의 제조 방법을 설명할 것이다.
도 9a에 도시한 바와 같이, 리드 프레임(100)과 절연체 시트(101)와 방열판(102)을 서로 위에 포개어 놓는다. 여기서, 방열판(102)은 최종적으로 형성될 방열판(102')의 외형을 갖는다[절연체 시트(101)의 외형보다 약간 더 작음].
리드 프레임(100)과 절연체 시트(101)와 방열판(102)을 서로 위에 포개어 놓는다. 이 때, 방열판(102)은 방열판(102)의 위치가 방열판(102)이 최종적으로 절연체 시트(101)에 접합되는 절연체 시트(101)의 위치와 일치하도록 절연체 시트(101)와 비교하여 위치된다.
도 9b에 도시한 바와 같이, 리드 프레임(100)과 절연체 시트(101)와 방열판(102)을 가열 및 가압함으로써, 절연체 시트(101)에 함유된 열경화성 영역이 경화되어 리드 프레임(100)과 방열판(102)이 각각 절연체 시트(101)의 양쪽 표면에 접합된다. 이 때, 절연체 시트(101)는 리드 프레임(100)의 내부 갭(100a)과 방열판(102)의 측표면(102a)이 절연체 시트(101)에 의해 밀폐될 수 있을 정도로 가압 및 가열된다. 측표면(102a)이 절연체 시트(101)에 의해 밀폐된 형태의 방열판(102)은 도 9b에서 참조 부호 102'로 표시된다.
이 때, 상기 가열 및 가압 단계가 열경화성 수지가 경화되지 않았을 때 리드 프레임(100)과 절연체 시트(101)와 방열판 원형(110)을 가열 및 가압하는 동안 내부 갭(100a)와 측표면(102a)에 절연체 시트(101)를 채우는 단계와, 리드 프레임(100)과 절연체 시트(101)와 방열판 원형(110)을 더 가열하여 열경화성 수지를 경화시키는 단계로 분리한다면, 절연체 시트(101)를 채우는 단계와 경화시키는 단계를 서로 분리하여, 상기 채우는 단계와 상기 경화시키는 단계를 보장하는 것이 가능하다.
그 결과, 방열판(102')의 측표면(102a)의 두께 방향을 따라 방열판(102')의 일부 또는 전부가 방열판(102')의 전체 둘레에 걸쳐 절연체 시트(101)로 덮히게 된다. 만일 그렇게 한다면, 열전도성 기판에 고전압이 인가될지라도 절연 파괴에 대해 충분한 신뢰성을 유지할 수 있다. 도 8 및 도 9에 있어서, 방열판(102')의 전체 측표면(102a)은 절연체 시트(101)로 덮히게 된다. 본 발명은 그러한 형태로 제한되어서 안된다. 즉, 방열판(102')의 측표면(102a)의 두께 방향을 따라 방열판(102') 영역의 일부가 절연체 시트(101)로 덮힐 수도 있다. 그러나, 후자의 경우에는 방열판(102') 영역이 방열판(102')의 전체 둘레에 걸쳐 절연체 시트(101)로 덮혀야 할 필요가 있다.
한편, 본 발명의 열전도성 기판 상의 리드 프레임(100)과 방열판(102)간의 크리핑 거리를 더 연장하기 위해서, 절연체 시트(101)의 종단부 상에 연속적인 스텝을 형성할 수도 있으며, 그 연속적인 스텝은 방열판(102)과 리드 프레임(100) 사이에서 최단 방향으로 교차한다. 그 연속적인 스텝은 도 10에 도시한 바와 같이 홈같은 스텝일 수도 있다.
도 10에 있어서, 스텝(112)은 방열판(102)이 절연체 시트(101)의 두께 중간에 내장된 방열판 구조체 상에 형성된다. 물론, 그러한 스텝(112)은 도 1 등에 도시한 바와 같이 방열판(102)이 절연체 시트(101) 상에 장착된 열전도성 기판 구조에 적용될 수도 있다. 스텝(112)은 절연체 시트(101)의 측표면 상에 형성될 수 있다.
또한, 전술된 실시예에 있어서, 방열판(102)의 종단부는 절연체 시트(101)의 각 종단부로부터 이격되어 그 시트의 내부에 가까이 배치된다. 본 발명은 그러한 배치에 제한되지 않으며, 도 11에 도시한 바와 같은 배치가 적용될 수도 있다. 즉,리드 프레임(100)[또는 외부 리드 전극(105)]이 연장되는 절연체 시트(101)의 각 종단부 상에 또는 부근에 배치된 방열판(102)의 종단부(102a)는 절연체 시트(101) 내부의 종단부로부터 그 시트의 수평 방향으로 선택적으로 분리된다. 이에 반해, 방열판(102)의 다른 종단부는 절연체 시트(101)의 종단부 상에 형성된다. 물론 그러한 배치를 사용하더라도, 충분한 크리핑 거리를 확보할 수 있다.
도 12는 본 발명의 열전도성 기판을 사용하여 제조된 전원 모듈의 구성을 도시한 단면도이다.
이 전원 모듈은 본 발명의 열전도성 기판(130)과 전자 구성 요소(131)와 케이싱(132)과 실링 수지(133)를 포함한다. 전자 구성 요소(131)는 전원 반도체, 트랜스포머, 쵸크 코일 등이며, 방열판(102)이 제공되지 않은 리드 프레임(100)의 표면 상에 패키징된다. 케이싱(132)은 리드 프레임(100)의 전자 구성 요소 패키징 표면을 덮도록 배치된다. 리드 프레임(100)의 외부 리드 전극(105)은 케이싱(132)을 관통하여 외부로 연장된다. 실링 수지(133)는 케이싱(132)의 내부 공간에 채워져, 전자 구성 요소(131)를 실링한다.
이하, 더 구체적인 실시예를 참조하여 본 발명을 더 자세히 설명할 것이다.
[제1 실시예]
제1 실시예의 열전도성 기판 제조에 있어서, 먼저, 무기물 필러 및 비경화 상태의 열경화성 수지로 이루어진 절연체 시트(101)의 제조 방법을 설명할 것이다.
먼저, 슬러리(slurry) 제조에 대해 설명할 것이다. 휘저음 및 반죽 기계로 무기물 필러, 반경화 상태의 열경화성 수지, 적당한 용매 등을 서로 혼합하여 슬러리를 제조한다. 휘저음 및 반죽 기계가 컨테이너를 회전시키는 동안 컨테이너는 자신의 축을 따라 회전함으로써, 반죽될 열경화성 수지의 점도가 비교적 높더라도 충분한 거품 제거 기능과 충분한 분산 상태를 획득하는 것을 보장한다.
구체적인 재료는 다음과 같다. 무기물 필러의 재료로서 Al2O3[SHOWA DENKO K.K.의 "AS-40"(상표명)]를 사용한다. 열경화성 수지의 재료에는 점성 조절용 메틸 에틸 케톤, 부틸 카비톨 및 에폭시 수지[Japan Rec Co., Ltd.의 "NRV-1010"(상표명)]의 혼합물을 사용한다. 각 성분의 구성비는 다음과 같다. 무기물 필러 90 wt%, 에폭시 수지 9.5 wt% 및 부틸 카비톨 0.5 wt%.
다음, 실리콘으로 분리 처리되고 75 ㎛의 두께를 갖는 분리형 필름(구체적으로, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름)을 준비하여, 전술된 슬러리 필름을 독터 블레이드 방법으로 상기 분리형 필름 상에 형성한다. 그러한 필름이 형성된 시트의 두께(또는 갭)를 약 750 ㎛로 한다.
다음, 그 필름 형성 시트를 15분 동안 125 ℃의 온도에서 건조시킴으로써, 비경화 상태에서 적당한 점성을 갖는 절연체 시트(101)(두께 400 ㎛)가 획득된다. 상기 건조 처리에 의해 메틸 에틸 케톤은 휘발된다.
다른 한편, 리드 프레임(100) 및 방열판(102)을 준비한다. 리드 프레임(100)은 500 ㎛의 두께를 갖는 구리판을 에칭 방법과 전도성 니켈 도금 처리에 의해 형성된다. 방열판(102)은 500 ㎛의 두께를 갖는 알루미늄 금속판으로 이루어진다. (3개의) 절연체 시트(101)와 리드 프레임(100)과 방열판(102)을 서로 위에 포개어, 150 ℃의 온도 및 50 Kg/㎠의 압력으로 가열 및 가압한다.
상기 가열 및 가압 처리에 의해, 절연체 시트(101)가 리드 프레임(100)의 갭에 녹아 흘러, 도 3b에 도시한 바와 같은 열전도성 기판의 기본형 구조체가 형성된다. 그 후, 절연체 시트(101)를 건조기로 3시간 동안 175 ℃의 온도로 가열하여, 절연체 시트(101)에 함유된 열경화성 수지를 완전히 경화시킨다.
다음, 방열판(102)의 종단부를 라우터로 절단하여, 방열판(102)의 종단부를 절연체 시트(101) 종단부의 전체 둘레에 걸쳐 그 시트의 내부에 위치시킨다. 또한, 리드 프레임(100)의 가장 바깥쪽 둘레 부분을 절단한다. 절연체 시트(101)로부터 돌출한 리드 프레임(100)을 수직으로 구부려, 리드 프레임(100)의 끝종단을 외부 리드 전극(105)으로 사용한다. 그 결과, 도 1에 도시한 바와 같은 열전도성 기판이 획득된다. 이 열전도성 기판의 리드 프레임의 바로 아래에 위치한 절연체 시트(101)의 두께는 1 mm이다.
이에 따라 제조된 열전도성 기판의 내전압 및 열저항을 방열판(102)과 절연체 시트(101)의 종단부 사이의 클리어런스(103)가 각 기판에 따라 변화될 때 측정한다.
고전압이 리드 프레임(100)과 방열판(102)에 인가될 때 발생하는 절연 파괴는 절연체 시트(101)를 구성하는 수지 자체의 절연 파괴와, 절연체 시트(101)의 크리핑 표면 상에서의 절연 파괴를 포함한다. 전자의 내전압은 15 kv/mm이다.
본 발명은 주로 크리핑 표면 상의 절연 거리를 연장하기 위한 것이므로, 후자의 절연 파괴 방지 효과를 추정할 필요가 있다. 그러한 이유로, 내전압 파괴 측정은 다음과 같이 이행된다. 20개의 열전도성 기판 샘플을 제조하여 절연체시트(101)의 크리핑 표면 상에서 15 kv/mm 이하의 내전압을 갖는 샘플의 비율을 산출함으로써, 내전압 파괴를 측정한다.
또한, 열저항은 다음과 같이 측정된다. 땜납에 의해 리드 프레임(100) 상에 패키징된 전원 반도체 패키지에 전원을 공급하여 열을 발생시켜, 그 반도체 소자와 방열판(102)간의 온도차로부터 열저항을 얻는다. 다음에, 각 조건하에 측정된 각 샘플의 열저항의 평균값을 얻는다.
그 측정 결과를 표 1에 표기하였다.
실험 번호 절연체 시트의 두께(㎛) 절연체 시트의 종단부로부터 방열판까지의 거리(㎛) 크리핑 표면 상에서 15 (kv/mm) 이하의 내전압을 갖는 샘플의 비율(%) 열저항(℃/W)
1a 1000 0 90 1.36
1b 1000 500 45 1.36
1c 1000 750 20 1.36
1d 1000 1000 0 1.36
1e 1000 2000 0 1.36
1f 1000 3000 0 1.36
1g 1000 4000 0 1.36
1h 1000 5000 0 1.42
1i 1000 6000 0 1.58
또한, 단지 리드 프레임의 바로 아래에 위치한 절연체 시트(101)의 두께만을 0.8 mm로 변경하여 열전도성 기판을 제조한다. 동시에, 전술된 방법과 동일한 샘플에 따른 방열판(102)과 절연체 시트(101)의 종단부 사이의 클리어런스(103)를 변경하여 내전압과 열저항을 측정한다. 그 측정 결과를 표 2에 표기하였다.
실험 번호 절연체 시트의 두께(㎛) 절연체 시트의 종단부로부터 방열판까지의 거리(㎛) 크리핑 표면 상에서 15 (kv/mm) 이하의 내전압을 갖는 샘플의 비율(%) 열저항(℃/W)
2a 800 0 92 1.09
2b 800 400 57 1.09
2c 800 600 21 1.09
2d 800 800 0 1.09
2e 800 1600 0 1.09
2f 800 2400 0 1.09
2g 800 3200 0 1.10
2h 800 4000 0 1.17
2i 800 4800 0 1.34
방열판(102)의 종단부가 절연체 시트의 각 종단부와 일치하는 비교예(실험 번호 1a 및 2a)를 비교해보면, 방열판(102)의 종단부가 절연체 시트(101)의 종단부에 대하여 그 시트의 내부에 배치된 열전도성 기판은 각 클리어런스(103)만큼 크리핑 표면 상에서 내전압이 향상되었다. 클리어런스(103)가 절연체 시트(101)의 1배두께보다 작지 않은 경우에는 특히, 내전압 향상 효과가 현저하였다. 즉, 내전압이 열경화성 수지 자체의 최초 내전압으로 간주된 15 kv/mm보다 커졌다. 이것은 크리핑 표면 상에서의 절연 파괴를 방지하는 것을 보장한다.
클리어런스(103)가 절연체 시트(101)의 4배 두께보다 작지 않은 경우에는 방열판(102)으로부터의 방열이 제한되어 열저항이 증가하였다. 따라서, 클리어런스 (103)가 절연체 시트(101)의 1배 내지 4배 두께인 경우에, 가장 큰 효과를 보여줌으로써, 열전도성 기판에 고전압이 인가될 때 크리핑 표면 상에서의 절연 파괴가 방지되어 고신뢰성을 보장하는 열전도성 기판이 획득된다.
[제2 실시예]
제1 실시예와 동일한 방법으로 제조된 열전도성 기판의 방열판(102)의 종단부가 다른 방법으로 제거된 제2 실시예를 설명할 것이다. 이 실시예에서 사용된 절연체 시트(101)의 구성이 제1 실시예의 구성과 다르다는 것을 주의해야 한다.
무기물 필러의 재료로서 Al2O3[Sumitomo chemical Co., Ltd.의 "AM-28"(상표명)]를 사용한다. 열경화성 수지의 재료에는 에틸 카비톨을 페놀 수지에 첨가한 혼합물[DAINIPPON INK AND CHEMICALS, Inc.의 "Phenolite, VH4150"(상표명)]을 사용한다. 각 성분의 구성비는 다음과 같다. 무기물 필러 87 wt%, 페놀 수지 11.5 wt% 및 에틸 카비톨 1.5 wt%.
제1 실시예에서와 같이, 먼저, 리드 프레임(100)과, (3개)의 절연체 시트(101)와, 알루미늄 금속판으로 이루어진 방열판(102)을 서로 통합하여 열경화성 수지를 완전히 경화시킴으로써, 열전도성 기판을 형성한다.
다음, 건식 필름 레지스트[Hitachi Chemical Co., Ltd.의 "H-S930-30"(상표명)]를 사용하여, 에칭 레지스트 필름(106)을 롤 라미네이션 유닛으로 각각 열전도성 기판의 양쪽 표면 상에 형성한다.
다음, 방열판(102)에 최종적으로 남게 될 패턴 상에 필름 마스크(도시되지 않음)를 배치하고, 사이드 에칭 레지스트 필름(106)과 절연체 시트(101)의 양쪽 표면 상의 에칭 레지스트 필름(106)을 자외선 얼라이너에 의해 노출 처리한다.
다음, 열전도성 기판을 디벨로퍼로 처리하여, 필름 마스크 때문에 노출 처리되지 않은 방열판(102)의 둘레 부분 상의 에칭 레지스트 필름(106)만을 선택적으로 제거한다.
또한, 열전도성 기판을 7 %의 염산 용액에 담가, 에칭 레지스트 필름(106)에의해 덮히지 않은 방열판(102)의 종단부를 제거한다. 그 결과, 방열판(102)이 절연체 시트(101) 종단부의 전체 둘레에 걸쳐 그 시트의 내부에 배치된 구조의 열전도성 기판이 형성된다. 마지막으로, 수산화 나트륨으로 에칭 레지스트 필름(106)을 처리하여 제거한다.
이에 따라 제조된 열전도성 기판의 클리어런스(103)가 절연체 시트(101)의 2배 두께일 때, 내전압은 15 kv 이상이거나, 양호한 측정값을 얻는다.
[제3 실시예]
제3 실시예는 다음과 같은 절연체 시트(101)를 사용한다.
무기물 필러의 재료로서 Al2O3[SHOWA DENKO K.K.의 "AS-40"(상표명)]를 사용한다. 열경화성 수지의 재료에는 점성 조절용 메틸 에틸 케톤 및 부틸 카비톨을 시아네이트 에스테르 수지에 첨가한 혼합물[Asahi-Ciba Co., Ltd.의 "AroCy M30"(상표명)]을 사용한다. 각 성분의 구성비는 다음과 같다. 무기물 필러 90 wt%, 열경화성 수지 9.5 wt% 및 부틸 카비톨 1.5 wt%.
제1 실시예에서와 같이, (3개의) 절연체 시트(101)와 리드 프레임(100)과 방열판(102)을 서로 위에 포개어, 150 ℃의 온도 및 50 Kg/㎠의 압력으로 가열 및 가압함으로써, 도 9b에 도시한 형태를 갖는 열전도성 기판의 기본형이 획득된다.
다음, 절연체 시트(101)를 건조기로 3시간 동안 175 ℃의 온도로 가열하여, 절연체 시트(101)에 함유된 열경화성 수지를 완전히 경화시킨다. 또한, 리드 프레임(100)의 가장 바깥쪽 둘레 부분을 절단하고, 절연체 시트(101)로부터 돌출한 리드 프레임(100) 부분을 수직으로 구부려, 리드 프레임(100)의 끝종단을 외부 리드전극(105)으로 사용한다. 그 결과, 도 8에 도시한 바와 같은 열전도성 기판이 획득된다. 이 열전도성 기판의 리드 프레임(100)의 바로 아래에 위치한 절연체 시트(101)의 두께는 1 mm이다.
이에 따라 제조된 열전도성 기판의 내전압 및 열저항을 측정한다. 그 측정 결과로서, 내전압은 15 kv/mm 이상이고, 열저항은 1.36 ℃/W이다. 따라서, 고전압이 기판에 인가될 때 크리핑 표면 상에서의 절연 파괴를 방지할 수 있어 고신뢰성을 보장하는 열전도성 기판이 획득된다.
전술된 각 실시예의 열전도성 기판에서는, 리드 프레임(100)과 방열판(102)간의 크리핑 거리를 용이하게 연장할 수 있으며, 그 기판에 고전압이 인가될 때 절연 파괴에 대한 충분한 신뢰성을 유지할 수 있다. 이 때문에, 기판의 측표면으로 돌출한 리드 프레임(100)을 수직으로 구부려 그 리드 프레임(100)의 끝종단을 외부 리드 전극(105)으로 사용한다 할지라도, 절연체 시트(101)의 각 종단부 상에 리드 프레임(100)의 만곡부(105a)를 위치시킬 수 있다. 그러므로, 기판 사이즈에 비교하여, 구성 요소가 기판에 실제로 장착될 수 있는 범위를 넓힐 수 있다. 이것은 종래의 기판 사이즈보다 더 작은 사이즈의 기판을 제조할 수 있음을 의미한다.
리드 프레임(100)의 만곡부(105a)를 절연체 시트(101)의 각 종단부 상에 위치시킬 수 있기 때문에, 절연체 시트(101)에 내장된 리그 프레임(100)을 구부릴 때 그것이 이탈하여 기판을 손상시키는 일이 발생하지 않는다. 이것은 리드 프레임(100)을 용이하게 구부리기 위한 스텝을 절연체 시트(101) 상에 형성할 필요가 없게 하여, 기판 제조를 위한 금속 주형의 구조를 간단하게 함으로써, 비용을절감시킨다.
지금까지 전술된 바와 같이, 본 발명에 따른 열전도성 기판 및 그 제조 방법은 전원이 앞으로 더 증가되는 전원 회로용 기판으로서, 장비의 소형화 및 비용 절감에 기여할 수 있다.
지금까지 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 참조하여 본 발명을 설명했지만, 이후의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 범위를 벗어남 없이, 상기 바람직한 실시예의 구성 요소들을 조합하여 배치하는 다양한 변형이 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 열전도성 기판 및 그 제조 방법은 전원이 앞으로 더 증가되는 전원 회로용 기판으로서, 장비의 소형화 및 비용 절감에 기여할 수 있다.

Claims (14)

  1. 열전도성 기판에 있어서,
    리드 프레임이 절연체 시트의 한쪽 표면 상에 제공되고, 그 절연체 시트의 다른쪽 표면 상에 방열판이 제공되며;
    상기 리드 프레임의 일부는 상기 절연체 시트의 종단부로 연장되고;
    상기 리드 프레임이 연장된 상기 절연체 시트의 종단부 위 및 그 부근에 위치된 상기 방열판의 종단부는 상기 절연체 시트의 수평 방향으로 상기 절연체 시트 내부에 상기 절연체 시트의 종단부로부터 이격된 위치에 제공되는 것인 열전도성 기판.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 방열판의 종단부는 상기 절연체 시트의 수평 방향으로 상기 절연체 시트 내부에, 상기 방열판의 전체 둘레에 걸쳐 상기 절연체 시트의 종단부로부터 이격된 위치에 제공되는 것인 열전도성 기판.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 리드 프레임이 연장된 상기 절연체 시트의 종단부 위 및 그 부근에 위치된 상기 방열판의 종단부와 상기 절연체 시트의 종단부간의 클리어런스는 상기 절연체 시트 두께의 1배 내지 4배 범위 내로 정해지는 것인 열전도성 기판.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 방열판은 상기 절연체 시트에 내장되는 동시에 상기 방열판의 표면은 상기 절연체 시트로부터 노출되는 것인 열전도성 기판.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 방열판의 두께 방향으로 상기 방열판의 측표면의 적어도 일부는 상기 절연체 시트에 의해 덮히는 것인 열전도성 기판.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 방열판과 상기 리드 프레임간의 최단 방향으로 교차하는 방향에 따른 연속적인 스텝은 상기 절연체 시트의 종단부 상에 제공되며, 상기 방열판의 종단부는 상기 절연체 시트의 종단부로부터 이격되어 배치되는 것인 열전도성 기판.
  7. 제1항에 있어서,
    외부 방열 구조체가 상기 방열판의 외부 표면에 수평 접합되며, 상기 방열판의 두께 방향으로 상기 방열판의 측표면에 따른 영역의 적어도 일부는 상기 방열판의 전체 둘레에 걸쳐 상기 절연체 시트로부터 노출되는 것인 열전도성 기판.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 절연체 시트는 무기물 필러를 함유하는 것인 열전도성 기판.
  9. 열전도성 기판, 전자 구성 요소, 케이싱 및 실링 수지를 포함하는 전원 모듈에 있어서,
    상기 열전도성 기판은 리드 프레임이 절연체 시트의 한쪽 표면 상에 제공되고, 그 절연체 시트의 다른쪽 표면 상에 방열판이 제공되며, 상기 리드 프레임의 일부는 상기 절연체 시트의 종단부로 연장되고, 상기 리드 프레임이 연장된 상기 절연체 시트의 종단부 위 및 그 부근에 위치된 상기 방열판의 종단부는 상기 절연체 시트의 수평 방향으로 상기 절연체 시트 내부에 상기 절연체 시트의 종단부로부터 이격된 위치에 제공되도록 구성되고;
    상기 케이싱은 상기 전자 구성 요소가 패키징되는 상기 열전도성 기판을 덮도록 배치되며;
    상기 실링 수지는 상기 케이싱의 내부 공간에 채워져 그 내부 공간을 실링하는 것인 전원 모듈.
  10. 리드 프레임이 절연체 시트의 한쪽 표면 상에 제공되고, 그 절연체 시트의 다른쪽 표면 상에 방열판이 제공되며, 상기 리드 프레임의 일부가 상기 절연체 시트의 종단부로 연장되는 열전도성 기판 제조 방법에 있어서,
    상기 리드 프레임을 상기 절연체 시트의 한쪽 표면 상에 구축하는 단계와,
    상기 방열판을 상기 절연체 시트의 전체 표면에 걸쳐 상기 절연체 시트의 다른쪽 표면 상에 구축하는 단계와,
    상기 리드 프레임과 상기 방열판과 상기 절연체 시트를 서로 접합하는 단계와,
    상기 절연체 시트의 수평 방향으로 상기 절연체 시트 내부에 상기 절연체 시트의 종단부로부터 이격된 위치까지, 상기 리드 프레임이 연장된 상기 절연체 시트의 종단부 위 및 그 부근에 위치된 상기 방열판의 종단부를 제거하는 단계를 포함하는 것인 열전도성 기판 제조 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 방열판의 종단부는 그 종단부를 절단하여 제거되는 것인 열전도성 기판 제조 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 방열판의 종단부는 포토리소그래피 공정에 의해 제거되는 것인 열전도성 기판 제조 방법.
  13. 제10항에 있어서,
    제거될 방열판 영역의 둘레 가장자리를 따라 가름홈이 형성된 방열판이 상기 방열판으로서 준비되고,
    상기 방열판이 상기 절연체 시트에 접합된 후, 상기 제거될 방열판 영역이다른 방열판 영역으로부터 분리되어 상기 가름홈을 따라 제거되는 것인 열전도성 기판 제조 방법.
  14. 리드 프레임이 절연체 시트의 한쪽 표면 상에 제공되고, 그 절연체 시트의 다른쪽 표면 상에 방열판이 제공되며, 상기 리드 프레임의 일부가 상기 절연체 시트의 종단부로 연장되는 열전도성 기판 제조 방법에 있어서,
    상기 방열판으로서, 상기 리드 프레임이 연장된 상기 절연체 시트의 종단부 위 및 그 부근에 대응하는 상기 방열판의 종단부를 미리 제거하고, 상기 방열판의 전체 둘레를 둘러싼 케이스를 상기 방열판의 외부에 배치하여, 케이스가 추가된 방열판을 준비하는 단계와,
    상기 리드 프레임을 상기 절연체 시트의 한쪽 표면 상에 구축하고, 상기 케이스가 추가된 방열판을 상기 절연체 시트의 다른쪽 표면 상에 구축하여, 상기 리드 프레임과 상기 절연체 시트와 상기 케이스가 추가된 방열판을 서로 접합하는 단계와,
    상기 케이스를 상기 절연체 시트로부터 제거하는 단계를 포함하는 것인 열전도성 기판 제조 방법.
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